失效保护电路、方法及UPS与流程

失效保护电路、方法及ups
技术领域
1.本技术涉及过电流保护技术领域，具体涉及一种失效保护电路、方法及ups。


背景技术：

2.不间断电源(uninterruptible power supply，ups)出厂时通常不配备电池，用户根据后备时间需求配备电池(或电池接口)为不间断电源(相当于负载电路)供电。在电池为不间断电源供电过程中，当不间断电源因故障失效时，电池会继续进行放电动作，持续输出短路电流，对电池以及不间断电源中的电子元器件造成损害。
3.相关技术中，通常通过串接熔断器对电池及不间断电源进行保护。然而，由于后备时间不等，后备时间需求低时电池容量小，后备时间需求高时电池容量大，造成电池的容量复杂。相关技术在电池容量小时，可能会出现熔断器无法熔断，进而无法进行保护的情况。因此，急需一种失效保护电路，可以在电池容量处于不同状况时，对电池及不间断电源进行保护。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本技术实施例提供了一种失效保护电路、方法及ups，以解决相关技术中负载电路失效而电池容量处于不同状况时，无法对电池和负载电路进行有效保护的技术问题。
5.第一方面，本技术实施例提供了一种失效保护电路，包括：第一保护单元和控制单元，第一保护单元包括串联的第一熔断器和第一直流继电器；第一保护单元串联连接在电池接口和负载电路之间；负载电路为功率变换电路；控制单元用于基于电池接口的输出电流和预设电流，控制第一直流继电器的通断；其中，预设电流大于负载电路的正常工作电流，且预设电流小于负载电路的最小短路电流；第一直流继电器的最大断开电流大于第一熔断器的最小熔断电流；第一熔断器的最小熔断电流大于预设电流。
6.在第一方面的一种可能的实施方式中，当电池接口为正极接口和负极接口时，第一保护单元串联在正极接口和负载电路之间，或，第一保护单元串联在负极接口和负载电路之间。
7.在第一方面的一种可能的实施方式中，当电池接口为正极接口、负极接口和中点接口时，失效保护电路还包括：第二保护单元，第二保护单元包括串联的第二熔断器和第二直流继电器；负载电路包括具有中线端的功率变换电路；第一保护单元串联连接在正极接口和负载电路之间；第二保护单元串联连接在负极接口和负载电路之间；中点接口连接至功率变换电路的中线端；控制单元还用于基于电池接口的输出电流和预设电流，控制第二直流继电器的通断。
8.在第一方面的一种可能的实施方式中，控制单元用于判断电池接口的输出电流是否大于预设电流，并在电池接口的输出电流大于预设电流时，控制第一直流继电器断开。
9.在第一方面的一种可能的实施方式中，失效保护电路还包括：霍尔电流传感器；霍
尔电流传感器串联连接电池接口和第一保护单元，或，串联连接电池接口和第二保护单元，用于采集电池接口的输出电流。
10.第二方面，本技术实施例提供了一种失效保护方法，应用于第一方面任一项所述的失效保护电路，该方法包括：获取电池接口的输出电流，并在电池接口的输出电流大于预设电流时，控制第一直流继电器断开；其中，预设电流大于负载电路的正常工作电流，且预设电流小于负载电路的最小短路电流；第一直流继电器的最大断开电流大于第一熔断器的最小熔断电流；第一熔断器的最小熔断电流大于预设电流。
11.第三方面，本技术实施例提供了一种ups，包括ups功率变换电路，ups还包括第一方面任一项所述的失效保护电路，ups功率变换电路为负载电路。
12.可以理解的是，上述第二方面至第三方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。
13.本技术实施例提供的失效保护电路、方法及ups，通过设置熔断器和直流继电器串联连接在电池接口和负载电路之间，并根据电池接口的输出电流与预设电流，控制直流继电器的通断，能够在负载电路失效后，实现电池容量处于不同状况，即电池接口的输出电流处于不同状况时，对电池接口和负载电路的有效保护，避免了短路电流对电池接口以及负载电路中电子元器件的损害。
14.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本说明书。
附图说明
15.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1是本技术一实施例提供的失效保护电路的电路连接示意图；
17.图2是本技术另一实施例提供的失效保护电路的电路连接示意图；
18.图3是本技术一实施例提供的失效保护方法的流程示意图；
19.图4是本技术一实施例提供的ups的结构示意图。
20.附图标记：
21.f1：第一熔断器；f2：第二熔断器；j1：第一直流继电器；j2：第二直流继电器；h1：第一霍尔电流传感器；h2：第二霍尔电流传感器。
具体实施方式
22.下面结合具体实施例对本技术进行更清楚的说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本技术的作用，但不以任何形式限制本技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本技术的保护范围。
23.应当理解，当在本技术说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、
步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
24.还应当理解，在本技术说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
25.在本技术说明书和所附权利要求书的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
26.在本技术说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本技术的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。
27.此外，本技术实施例中提到的“多个”应当被解释为两个或两个以上。
28.不间断电源出厂时通常不配备电池，比如模块化ups，出厂时提供模块化ups机柜及功率模块，用户需要根据后备时间需求配备电池(或电池接口)为不间断电源(相当于负载电路)供电。在电池为不间断电源供电过程中，当不间断电源因故障失效时，此时如果电池没有及时断开回路，电池会继续进行放电动作，持续输出短路电流，对电池以及不间断电源中的电子元器件造成损害。相关技术中，通常通过串接熔断器对电池及不间断电源进行保护。然而，由于后备时间不等，后备时间需求低时电池容量小，后备时间需求高时电池容量大，造成电池的容量复杂。不同容量的电池，在不间断电源故障失效时，电池的输出电流会有不同，相关技术在电池容量小时，可能会出现熔断器无法熔断，进而无法进行保护的情况。
29.基于上述问题，发明人经研究发现，可以设置直流继电器和熔断器串联连接在电池(或电池接口)和负载电路之间，并根据电池接口的输出电流控制直流继电器的通断，以分别在电池容量处于不同状况，即电池接口的输出电流处于不同状况时，对电池接口和负载电路进行保护。
30.图1是本技术一实施例提供的失效保护电路的电路连接示意图。如图1所示，失效保护电路包括：第一保护单元和控制单元(图未示)，第一保护单元包括串联的第一熔断器f1和第一直流继电器j1。第一保护单元串联连接在电池接口和负载电路之间；负载电路为功率变换电路；控制单元用于基于电池接口的输出电流和预设电流，控制第一直流继电器j1的通断。
31.其中，预设电流大于负载电路的正常工作电流，且预设电流小于负载电路的最小短路电流；第一直流继电器j1的最大断开电流大于第一熔断器f1的最小熔断电流；第一熔断器f1的最小熔断电流大于预设电流。
32.需要说明的是，当电池容量小/电压低时，电池接口的输出电流小，当电池容量大/电压高时，电池接口的输出电流大，因此，电池接口的输出电流的大小可以表征电池容量的大小。电池容量处于不同状况时，对应电池接口的输出电流处于不同状况。
33.示例性的，本实施例中控制单元根据电池接口的输出电流和预设电流，控制第一直流继电器j1的通断。例如，控制单元可以用于判断电池接口的输出电流是否大于预设电流，并在电池接口的输出电流大于预设电流时，控制第一直流继电器j1断开。
34.可选的，本实施例中由于预设电流大于负载电路的正常工作电流且小于负载电路的最小短路电流，当控制单元判断电池接口输出电流大于预设电流时，表明此时负载电路失效，也就是ups失效，此时控制第一直流继电器j1断开。其中，负载电路为ups中的功率变换电路，可以包括电感、晶体管和电容等电子元器件。负载电路可能是由于误驱动、母线电容故障或其他电子元器件故障等原因而失效。
35.示例性的，在本实施例中，当负载电路失效时，若此时电池为大容量，也就是电池接口的输出电流为大电流，且电池接口的输出电流大于第一熔断器f1的最小熔断电流时，第一熔断器f1熔断，使电池接口至负载电路之间的电路断开，电池接口停止输出短路电流，保护电池接口和负载电路不受损害。
36.在本实施例中，当负载电路失效，若此时电池为小容量，也就是电池接口的输出电流为小电流，且电池接口的输出电流小于第一直流继电器j1的最大断开电流时，控制单元控制第一直流继电器j1断开，使电池接口至负载电路之间的电路断开，电池接口停止输出短路电流，保护电池接口和负载电路不受损害。
37.需要注意的是，本实施例中第一直流继电器j1的最大断开电流大于第一熔断器f1的最小熔断电流，可以保证在电池接口的输出电流大于预设电流、电池接口的输出电流处于不同状况时，电池接口与负载之间的电路可以被有效断开，从而更好保护电池接口和负载电路。
38.可选的，本实施例中当控制单元判断电池接口的输出电流小于或等于预设电流时，表明此时负载电路未发生失效，控制单元无需控制第一直流继电器j1断开，而由于第一熔断器f1的最小熔断电流大于预设电流，第一熔断器f1也不会熔断，电池接口至负载电路之间的电路正常导通。
39.例如，第一直流继电器j1的最大断开电流可以为100a，第一熔断器f1的最小熔断电流可以为90a。负载电路的正常工作电流可以为30a，负载电流的最小短路电流可以为40a，则预设电流可以设置为35a。当电池接口的输出电流大于35a时，表明此时负载电路失效。若电池接口的输出电流大于35a且小于或等于90a，则控制单元控制第一直流继电器j1断开。若电池接口的输出电流大于90a且小于100a，则第一直流继电器j1断开，且第一熔断器f1熔断。若电路的电流大于或等于100a，则第一熔断器f1熔断。
40.其中，在电池接口的输出电流大于90a且小于100a时，如果第一熔断器f1正常熔断，此时电池接口与负载电路断开连接，电池接口不再输出电流，不再满足上述输出电流大于90a且小于100a的条件，第一直流继电器j1不断开。在电路的电流大于90a且小于100a时，如果第一熔断器f1不能正常熔断，此时控制单元控制第一直流继电器j1断开，从而，对电池接口和负载电路进行有效保护，避免短路电流对电池接口以及负载电路中电子元器件的损害。
41.示例性的，本实施例中还可以设置霍尔电流传感器(图未示)用于采集电池接口的输出电流，其中，霍尔电流传感器串联连接电池接口和第一保护单元。
42.本实施例提供的失效保护电路，通过设置熔断器和直流继电器串联连接在电池接口和负载电路之间，并根据电池接口的输出电流与预设电流，控制直流继电器的通断，能够在负载电路失效后，实现电池容量处于不同状况，即电池接口的输出电流处于不同状况时，对电池接口和负载电路的有效保护，避免了短路电流对电池接口以及负载电路中电子元器
件的损害。
43.在一种可能的实施方式中，本实施例中电池接口为正极接口和负极接口时，第一保护单元串联在正极接口和负载电路之间，或，第一保护单元串联在负极接口和负载电路之间。
44.示例性的，本实施例中当电池接口为正极接口和负极接口时，电池对应可以为单电池组，单电池组的正极对应正极接口，单电池组的负极对应负极接口。第一保护单元串联在正极接口和负载电路之间，同时负极接口连接负载电路，或，第一保护单元串联在负极接口和负载电路之间，同时正极接口连接负载电路。
45.可选的，本实施例中控制单元用于判断电池接口的输出电流是否大于预设电流，并在电池接口的输出电流大于预设电流时，控制第一直流继电器j1断开。本实施例的具体实现过程和原理可以参照前述实施例，此处不再赘述。
46.图2是本技术另一实施例提供的失效保护电路的电路连接示意图。如图2所示，当电池接口为正极接口、负极接口和中点接口时，失效保护电路还包括：第二保护单元，第二保护单元包括串联的第二熔断器f2和第二直流继电器j2；负载电路包括具有中线端的功率变换电路。
47.其中，第一保护单元串联连接在正极接口和负载电路之间；第二保护单元串联连接在负极接口和负载电路之间；中点接口连接至功率变换电路的中线端；控制单元(图未示)还用于基于电池接口的输出电流和预设电流，控制第二直流继电器j2的通断。
48.可选的，本实施例中电池接口为正极接口、负极接口和中点接口时，电池对应可以为双电池组，双电池组包括正电池组和负电池组，正电池组对应正极接口，负电池组对应负极接口，双电池组的中线端对应中点接口。
49.示例性的，本实施例中正极接口、第一保护单元、负载电路、负载电路中功率变换电路的中线端以及中点接口构成第一回路。负极接口、第二保护单元、负载电路、负载电路中功率变换电路的中线端以及中点接口构成第二回路。
50.上述第一回路和第二回路相互独立，也就是说，控制单元可以根据正极接口的输出电流和预设电流控制第一直流继电器j1的通断，以及可以根据负极接口的输出电流和预设电流控制第二直流继电器j2的通断。具体来说，控制单元判断正极接口的输出电流是否大于预设电流，并在正极接口的输出电流大于预设电流时，控制第一直流继电器j1断开，以及，控制单元判断负极接口的输出电流是否大于预设电流，并在负极接口的输出电流大于预设电流时，控制第二直流继电器j2断开，从而实现对上述第一回路和第二回路的独立控制。
51.本实施例的具体实现过程和原理可以参照前述实施例，此处不再赘述。
52.示例性的，参照图2，本实施例中失效保护电路还包括：霍尔电流传感器；霍尔电流传感器串联连接电池接口和第一保护单元，或，串联连接电池接口和第二保护单元，用于采集电池接口的输出电流。
53.具体来说，本实施例中霍尔电流传感器可以包括第一霍尔电流传感器h1和第二霍尔电流传感器h2。第一霍尔电流传感器h1可以串联连接正极接口和第一保护单元，用于采集正极接口的输出电流，以使控制单元可以根据第一霍尔电流传感器h1采集的负极接口的输出电流，控制第一直流继电器j1的通断。第二霍尔电流传感器h2可以串联连接负极接口
和第二保护单元，用于采集负极接口的输出电流，以使控制单元可以根据第二霍尔电流传感器h2采集的负极接口的输出电流，控制第二直流继电器j2的通断。
54.本实施例中，通过设置霍尔电流传感器，可以准确采集电池接口的输出电流，进而控制单元可以根据霍尔电流传感器采集到的，有效保护电池接口和负载电路不受短路电流的损害。
55.图3是本技术一实施例提供的失效保护方法的流程示意图。如图3所示，本技术实施例中的方法可以应用于失效保护电路，该方法可以包括：
56.步骤101、获取电池接口的输出电流。
57.步骤102、在电池接口的输出电流大于预设电流时，控制第一直流继电器断开。
58.其中，预设电流大于负载电路的正常工作电流，且预设电流小于负载电路的最小短路电流；第一直流继电器的最大断开电流大于第一熔断器的最小熔断电流；第一熔断器的最小熔断电流大于预设电流。
59.可选的，上述失效保护电路可以为本技术任意实施例提供的失效保护电路。本实施例中控制第一直流继电器的通断的具体实现过程和原理可以参照前述实施例，此处不再赘述。
60.本技术实施例提供的失效保护方法，通过根据电池接口的输出电流控制第一直流继电器的通断，以及设置与第一直流继电器串联的第一熔断器，能够在负载电路失效后，实现电池容量处于不同状况，即电池接口的输出电流处于不同状况时，对电池接口和负载电路的有效保护。
61.图4是本技术一实施例提供的ups的结构示意图。如图4所示，ups包括ups功率变换电路，还包括失效保护电路，ups功率变换电路为负载电路。
62.可选的，上述失效保护电路可以为本技术任意实施例提供的失效保护电路。本实施例的具体实现过程和原理可以参照前述实施例，此处不再赘述。
63.本技术实施例提供的ups，包括ups功率变换电路和失效保护电路，能够在ups失效后，实现电池容量处于不同状况，即电池接口的输出电流处于不同状况时，对电池接口和ups的有效保护，避免短路电流对电池接口和ups中电子元器件的损害。
64.应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本技术实施例的实施过程构成任何限定。
65.以上所述实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种失效保护电路，其特征在于，包括：第一保护单元和控制单元，所述第一保护单元包括串联的第一熔断器和第一直流继电器；所述第一保护单元串联连接在电池接口和负载电路之间；所述负载电路为功率变换电路；所述控制单元用于基于所述电池接口的输出电流和预设电流，控制所述第一直流继电器的通断；其中，所述预设电流大于所述负载电路的正常工作电流，且所述预设电流小于所述负载电路的最小短路电流；所述第一直流继电器的最大断开电流大于所述第一熔断器的最小熔断电流；所述第一熔断器的最小熔断电流大于所述预设电流。2.根据权利要求1所述的失效保护电路，其特征在于，当所述电池接口为正极接口和负极接口时，所述第一保护单元串联在所述正极接口和负载电路之间，或，所述第一保护单元串联在所述负极接口和负载电路之间。3.根据权利要求1所述的失效保护电路，其特征在于，当所述电池接口为正极接口、负极接口和中点接口时，所述失效保护电路还包括：第二保护单元，所述第二保护单元包括串联的第二熔断器和第二直流继电器；所述负载电路包括具有中线端的功率变换电路；所述第一保护单元串联连接在所述正极接口和负载电路之间；所述第二保护单元串联连接在所述负极接口和负载电路之间；所述中点接口连接至所述功率变换电路的中线端；所述控制单元还用于基于所述电池接口的输出电流和预设电流，控制所述第二直流继电器的通断。4.根据权利要求1-3任一项所述的失效保护电路，其特征在于，所述控制单元用于判断所述电池接口的输出电流是否大于所述预设电流，并在所述电池接口的输出电流大于所述预设电流时，控制所述第一直流继电器断开。5.根据权利要求3所述的失效保护电路，其特征在于，还包括：霍尔电流传感器；所述霍尔电流传感器串联连接所述电池接口和所述第一保护单元，或，串联连接所述电池接口和所述第二保护单元，用于采集所述电池接口的输出电流。6.一种失效保护方法，其特征在于，应用于权利要求1至5任一项所述的失效保护电路；所述方法包括：获取电池接口的输出电流，并在所述电池接口的输出电流大于预设电流时，控制所述第一直流继电器断开；其中，所述预设电流大于所述负载电路的正常工作电流，且所述预设电流小于所述负载电路的最小短路电流；所述第一直流继电器的最大断开电流大于所述第一熔断器的最小熔断电流；所述第一熔断器的最小熔断电流大于所述预设电流。7.一种ups，包括ups功率变换电路，其特征在于，所述ups还包括权利要求1至5任一项所述的失效保护电路，所述ups功率变换电路为所述负载电路。

技术总结
本申请适用于过电流保护技术领域，提供了一种失效保护电路、方法及UPS。该电路包括：第一保护单元和控制单元，第一保护单元包括串联的第一熔断器和第一直流继电器；第一保护单元串联连接在电池接口和负载电路之间；负载电路为功率变换电路；控制单元用于基于电池接口的输出电流和预设电流，控制第一直流继电器的通断；其中，预设电流大于负载电路的正常工作电流，且预设电流小于负载电路的最小短路电流；第一直流继电器的最大断开电流大于第一熔断器的最小熔断电流。本申请能够在负载电路失效后，实现电池接口的输出电流处于不同状况时，对电池接口和负载电路的有效保护，避免了短路电流对电池接口以及负载电路中电子元器件的损害。损害。损害。


技术研发人员：陈海飞 陈锦钏 黄金林 余鑫
受保护的技术使用者：漳州科华电气技术有限公司
技术研发日：2023.06.30
技术公布日：2023/10/19